本文關(guān)鍵詞：氣體環(huán)境下金屬與金屬氧化物催化劑納米顆粒表面形貌研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：作為催化劑領(lǐng)域的重要組成部分,金屬和金屬氧化物的催化性能一直備受關(guān)注。尤其以Pt、Pd等貴金屬以及過渡族金屬氧化物(如Ti02等)作為重要的催化劑材料,在環(huán)境和能源領(lǐng)域有很大的應(yīng)用前景。以Pt為代表的Pt基金屬材料被廣泛應(yīng)用于低溫燃料電池的陰極和陽極材料(如PEMFCs)；以Pd為代表的金屬催化材料在涉氫工業(yè)領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用,如：氫氣的提純、氫化與脫氫、甲烷汽轉(zhuǎn)化等；而TiO2則通過光催化手段在裂解水制氫和環(huán)境污染治理等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。然而,所有的這些材料的優(yōu)異性能都與其表面形貌密切相關(guān)。本文通過結(jié)合原位透射電子顯微鏡和第一性原理計算方法,研究了Pt、PdCu、TiO2等納米催化材料的表面形貌。主要研究內(nèi)容如下：(1)發(fā)現(xiàn)了一種新的Pt-{100)-(2×2)-O重構(gòu),并提出了具有高可信度的原子有序位移模型。本文通過環(huán)境透射電子顯微鏡,在400℃高溫和O.1 Pa氧分壓.的條件下原位觀測到了Pt納米顆粒{100}表面的一種新的重構(gòu)形式。通過利用不同視角的高分辨像(HRTEM)對材料進(jìn)行原位表征,確定了其{100}表面發(fā)生了p(2×2)重構(gòu)。在排除了其他的可能性之后,提出了一種高可信度的原子有序位移模型。通過Multislice方法模擬高分辨圖片顯示,與實驗結(jié)果吻合的很好；(2)確定了Ti02的(001)面(1×4)重構(gòu)的原子模型。利用第一性原理方法,系統(tǒng)計算分析了TiO2納米片(001)面(1×4)重構(gòu)的五種模型,引入氧的化學(xué)勢,在實際實驗的條件下,通過比較表面能大小,最終確定了最穩(wěn)定的(1×4)重構(gòu)的原子模型；(3)發(fā)現(xiàn)了PdCu球形納米顆粒隨著外界氫氣壓的變化而發(fā)生形貌變化。并揭示了1 bar氫氣壓下,PdCu納米顆粒變成方形的原因。本文通過利用氣體加熱樣品桿和透射電子顯微鏡,原位觀測到了PdCu球形納米顆粒的形貌在不同氫氣壓下有不同的行為：在0.016 bar等較低的氫氣壓下能夠保持球形形貌,而在1bar氫氣壓的條件下變成方形顆粒。通過第一性原理計算并結(jié)合Langmuir等溫吸附模型,獲得PdCu合金三個低指數(shù)面(001}、(110)、(111)在不同氫氣壓下的表面能數(shù)據(jù),揭示了在lbar氫氣壓下PdCu納米顆粒是方形的原因。
【關(guān)鍵詞】：表面重構(gòu) 原位電子顯微學(xué) 第一性原理 Pt PdCu TiO_2
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.1;O643.36
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-22
• 1.1 催化劑概述10-12
• 1.1.1 催化劑的定義10
• 1.1.2 催化劑的特點10-11
• 1.1.3 催化劑的分類11-12
• 1.2 納米催化劑材料的應(yīng)用12-18
• 1.2.1 環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用12-14
• 1.2.2 工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用14-17
• 1.2.3 能源領(lǐng)域的應(yīng)用17-18
• 1.3 納米催化劑材料的表面結(jié)構(gòu)18-22
• 1.3.1 表面研究的重要性18-19
• 1.3.2 材料表面的原子結(jié)構(gòu)19-20
• 1.3.3 材料表面的物理與化學(xué)吸附20-21
• 1.3.4 材料的表面能與表面張力21-22
• 第二章 計算方法與理論背景22-28
• 2.1 第一性原理方法22
• 2.2 密度泛函理論22-26
• 2.2.1 Born-Oppenheimer近似和Hartree-Fock近似23-24
• 2.2.2 Hohenberg-Kohn定理24
• 2.2.3 Kohn-Sham方程24-25
• 2.2.4 交換關(guān)聯(lián)泛函25-26
• 2.3 贗勢方法26-28
• 第三章 實驗設(shè)備與儀器28-32
• 3.1 場發(fā)射透射電子顯微鏡28
• 3.2 環(huán)境透射電子顯微鏡28-29
• 3.3 納米反應(yīng)室氣體樣品桿系統(tǒng)29-32
• 第四章 低氧分壓下Pt納米顆粒的表面重構(gòu)研究32-44
• 4.1 前言32
• 4.2 實驗方法32-33
• 4.3 模擬方法33-34
• 4.4 結(jié)果和討論34-43
• 4.5 本章小結(jié)43-44
• 第五章 低氧分壓下TiO_2納米顆粒的表面重構(gòu)研究44-54
• 5.1 前言44-45
• 5.2 實驗方法45-46
• 5.3 模型構(gòu)造與計算方法46
• 5.4 模擬方法46-47
• 5.5 結(jié)果與討論47-52
• 5.6 本章小結(jié)52-54
• 第六章 不同氫分壓下PdCu合金納米顆粒的形貌研究54-66
• 6.1 前言54-55
• 6.2 實驗方法55-56
• 6.2.1 樣品的制備方法55
• 6.2.2 樣品的表征方法55-56
• 6.3 計算方法56
• 6.4 模擬方法56-57
• 6.5 結(jié)果與討論57-65
• 6.6 本章小結(jié)65-66
• 結(jié)論66-68
• 參考文獻(xiàn)68-76
• 致謝76-78
• 個人簡歷78-80
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他研究成果80

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 高巍;朱嘉琦;武洪臣;張華芳;崔向中;;四面體非晶碳結(jié)構(gòu)建模的第一性原理模擬方法[J];功能材料;2010年S2期

2 陶輝錦;陳偉民;王赫男;;鎳晶格穩(wěn)定性的第一性原理研究[J];材料導(dǎo)報;2009年18期

3 梁景南;符春林;蔡葦;郭倩;張朝陽;;銦摻雜二氧化錫透明導(dǎo)電性的第一性原理研究[J];稀有金屬材料與工程;2012年S2期

4 胡盟;程杰;何巨龍;;新型立方碳的第一性原理研究[J];燕山大學(xué)學(xué)報;2013年01期

5 蘇昀;吳曉靜;權(quán)俊杰;于亞鵬;;甲基苯丙胺在水溶液中第一性原理研究[J];化學(xué)工程師;2013年10期

6 李培芳;包剛;;金屬元素鎂高壓屬性的第一性原理研究[J];北京化工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2012年06期

7 江勇;許燦輝;藍(lán)國強(qiáng);;金屬氧化物表面與界面的第一性原理熱力學(xué):一個研究實例(英文)[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2013年01期

8 黃元春;肖政兵;張歡歡;劉宇;;平衡相對Al-7.8Zn-1.6Mg-1.8Cu-0.12Zr鋁合金性能影響:第一性原理研究[J];航空材料學(xué)報;2014年03期

9 李淼泉;姚曉燕;;應(yīng)用第一性原理研究置氫α鈦晶體的電子結(jié)構(gòu)和性能[J];稀有金屬材料與工程;2013年05期

10 魏娜然;溫斌;宮長偉;馬紅軍;李廷舉;;新金剛石電子結(jié)構(gòu)的第一性原理研究[J];高等學(xué)�；瘜W(xué)學(xué)報;2006年02期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 姜曉庶;Walter R．L．Lambrecht;;半導(dǎo)體非線性光學(xué)材料的第一性原理研究[A];第六屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集（1）[C];2007年

2 鄭曉;陳冠華;;開放電子體系的第一性原理方法[A];中國化學(xué)會第九屆全國量子化學(xué)學(xué)術(shù)會議暨慶祝徐光憲教授從教六十年論文摘要集[C];2005年

3 宋慶功;褚勇;王艷波;耿德平;郭艷蕊;;有序α-(Al_(1/4)Cr_(3/4))_2O_3的結(jié)構(gòu)及其穩(wěn)定性研究[A];數(shù)學(xué)·力學(xué)·物理學(xué)·高新技術(shù)交叉研究進(jìn)展——2010（13）卷[C];2010年

4 孫學(xué)勤;周樹蘭;林娜;李良;張玉芬;趙顯;;關(guān)于金剛石的硬度的第一性原理研究[A];中國化學(xué)會第九屆全國量子化學(xué)學(xué)術(shù)會議暨慶祝徐光憲教授從教六十年論文摘要集[C];2005年

5 周安;舒翠翠;劉立勝;翟鵬程;;雙填充方鈷礦電子結(jié)構(gòu)和電傳輸性能的第一性原理研究[A];2011中國材料研討會論文摘要集[C];2011年

6 曾凡林;孫毅;;PVDF單鏈拉伸的第一性原理模擬[A];第七屆海峽兩岸工程力學(xué)研討會論文摘要集[C];2011年

7 潘紅亮;王月花;;鐵酸鉍光學(xué)特性的第一性原理研究[A];《硅酸鹽學(xué)報》創(chuàng)刊50周年暨中國硅酸鹽學(xué)會2007年學(xué)術(shù)年會論文摘要集[C];2007年

8 宋慶功;王延峰;康建海;嚴(yán)慧羽;;第一性原理方法在插層化合物L(fēng)i_xTiS_2結(jié)構(gòu)與性能研究中的應(yīng)用[A];中國數(shù)學(xué)力學(xué)物理學(xué)高新技術(shù)交叉研究學(xué)會第十二屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];2008年

9 劉紅;鄧?yán)?劉雷;杜建國;;MgSiO_3熔體高溫高壓狀態(tài)方程的第一性原理分子動力學(xué)研究[A];中國礦物巖石地球化學(xué)學(xué)會第14屆學(xué)術(shù)年會論文摘要專輯[C];2013年

10 平飛林;蔣剛;張林;朱正和;;~3He對LaNi_5儲氚性能影響的第一性原理研究[A];第八屆全國核靶技術(shù)學(xué)術(shù)交流會論文摘要集[C];2004年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 孫金平;水溶液環(huán)境羥基磷灰石/鈦界面結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第一性原理研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

2 龔奎;新型二維半導(dǎo)體材料及自旋相關(guān)器件量子輸運(yùn)的第一性原理研究[D];北京科技大學(xué);2016年

3 崔琳;Si-C-N三元系中新型亞穩(wěn)相的第一性原理研究[D];燕山大學(xué);2015年

4 孫瑜;若干半導(dǎo)體非晶化相變的結(jié)構(gòu)及化學(xué)鍵演化規(guī)律的第一性原理研究[D];吉林大學(xué);2016年

5 李晨輝;納米線，納米島和薄膜生長機(jī)理的第一性原理研究[D];鄭州大學(xué);2016年

6 李國豹;三種二次電池正極材料的第一性原理研究[D];大連理工大學(xué);2016年

7 姚路馳;半導(dǎo)體納米線成核生長機(jī)理的第一性原理研究[D];中國科學(xué)院研究生院(上海技術(shù)物理研究所);2016年

8 陳默涵;基于局域軌道的第一性原理軟件發(fā)展[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2012年

9 張玉娟;溫稠密乙烷等流體物性的第一性原理分子動力學(xué)研究[D];中國工程物理研究院;2013年

10 李達(dá);典型輕元素超硬多功能材料的第一性原理研究[D];吉林大學(xué);2013年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李鳳;正交系超硬材料bc-BC_xN的第一性原理研究[D];西南大學(xué);2015年

2 烏日勒;三元混晶GaAs_(1-x)Sb_x電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)的第一性原理研究[D];內(nèi)蒙古大學(xué);2015年

3 尹夢園;摻雜CoO與鐵磁體/MoS_2界面的電子結(jié)構(gòu)和磁性的第一性原理研究[D];天津理工大學(xué);2015年

4 牛之慧;單相多鐵性體CaMn_7O_(12)的第一性原理研究[D];昆明理工大學(xué);2015年

5 金元俊;壓力下122系鐵基超導(dǎo)體的第一性原理研究[D];華南理工大學(xué);2015年

6 張蓉芳;采用第一性原理研究[D];福建師范大學(xué);2015年

7 王永真;Ba_2Ti_2Fe_2As_4O和CaIr_2的電子結(jié)構(gòu)及光學(xué)性質(zhì)的第一性原理研究[D];浙江大學(xué);2015年

8 馬靜;納米拓?fù)浣^緣體(01ī5)電子結(jié)構(gòu)第一性原理研究[D];陜西師范大學(xué);2015年

9 張元元;摻雜ZnO和In_2O_3的第一性原理研究[D];吉林大學(xué);2015年

10 胡京;幾種Ⅱ-Ⅳ-Ⅴ_2型黃銅礦半導(dǎo)體材料的第一性原理研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2015年

  本文關(guān)鍵詞：氣體環(huán)境下金屬與金屬氧化物催化劑納米顆粒表面形貌研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：469554